Радиочасы
Радиочасы (РКЧ), причем или радиоуправляемые часы часто в просторечии (и неправильно [1] ), называемые « атомными часами », представляют собой тип кварцевых часов или часов , которые автоматически синхронизируются с временным кодом , передаваемым радиопередатчиком, подключенным к стандарту времени, такому как атомные часы. Такие часы могут быть синхронизированы со временем, передаваемым одним передатчиком, например множеством национальных или региональных передатчиков времени, или могут использовать несколько передатчиков, используемых системами спутниковой навигации, такими как система глобального позиционирования . Такие системы могут использоваться для автоматической установки часов или для любых целей, где требуется точное время. Радиочасы могут включать в себя любую функцию, доступную для часов, например, функцию будильника, отображение температуры и влажности окружающей среды, прием радиовещания и т. д.
Один из распространенных типов радиоуправляемых часов использует сигналы времени, передаваемые специальными наземными длинноволновыми радиопередатчиками, которые излучают временной код, который может быть демодулирован и отображен радиоуправляемыми часами. Радиоуправляемые часы будут содержать генератор точного времени для поддержания времени, если радиосигнал на мгновение недоступен. Другие радиоуправляемые часы используют сигналы времени, передаваемые специальными передатчиками в коротковолновых диапазонах. Системы, использующие выделенные станции сигналов времени, могут достигать точности в несколько десятков миллисекунд.
Спутниковые приемники GPS также самостоятельно генерируют точную информацию о времени на основе спутниковых сигналов. Специальные GPS-приемники синхронизации имеют точность менее 1 микросекунды; однако GPS общего назначения или потребительского класса может иметь смещение до одной секунды между внутренним расчетным временем, которое намного точнее 1 секунды, и временем, отображаемым на экране.
Другие службы вещания могут включать в свои сигналы информацию о времени различной точности. Часы с поддержкой радио Bluetooth : от часов с базовым управлением функциями через мобильное приложение до полноценных умных часов. [2] Получайте информацию о времени с подключенного телефона без необходимости приема трансляций сигналов времени.
Одиночный передатчик
[ редактировать ]Радиочасы, синхронизированные с наземным сигналом времени, обычно могут достигать точности в пределах сотой доли секунды относительно стандарта времени. [1] обычно ограничивается неопределенностями и изменчивостью распространения радиоволн . Некоторые хронометристы, особенно часы, такие как некоторые Casio Wave Ceptors , которые с большей вероятностью будут использоваться во время путешествий, чем настольные часы, могут синхронизироваться с любым из нескольких различных сигналов времени, передаваемых в разных регионах.
Длинноволновые и коротковолновые передачи
[ редактировать ]Радиочасы зависят от кодированных сигналов времени радиостанций. Станции различаются по частоте вещания, географическому положению и способу модуляции сигнала для определения текущего времени. В общем, каждая станция имеет свой формат временного кода.
Список станций радиосигналов времени
[ редактировать ]
Описания
- ^ 3 зонтичные антенны, закрепленные на 3 трубчатых мачтах с оттяжками, изолированных от земли, высотой 305 метров (1000 футов) и 15 решетчатых мачтах с оттяжками высотой 270 метров (885 футов).
- ^ 3 зонтичные антенны, закрепленные на 18 решетчатых мачтах с оттяжками, высота центральных мачт: 305 метров (1000 футов)
- ^ зонтичная антенна, закрепленная на 13 решетчатых мачтах с оттяжками, высота центральной мачты: 425 метров (1395 футов)
- ^ 3 зонтичные антенны, закрепленные на 3 трубчатых мачтах с оттяжками, изолированных от земли, высотой 205 метров (673 футов) и 15 решетчатых мачтах с оттяжками высотой 170 метров (558 футов).
- ^ в воздухе RJH66
- ^ 3 зонтичные антенны, закрепленные на 18 решетчатых мачтах с оттяжками, высота центральных мачт: 276 метров (905 футов)
- ^ зонтичная антенна, закрепленная на 18 решетчатых мачтах с оттяжками, расположенных в 3 ряда, высота центральных мачт: 238 метров (780 футов)
- ↑ До 1 апреля 2007 года сигнал передавался из Регби, Уорикшир. 52 ° 21'33 "N 01 ° 11'21" W / 52,35917 ° N 1,18917 ° W
- ^ 3 Т-образные антенны, вращающиеся на высоте 150 метров (492 футов) над землей между двумя заземленными мачтами высотой 227 метров (745 футов) на расстоянии 655 метров (715 ярдов).
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д До 2008 года передатчик располагался по адресу: 55 ° 44'14 "N 38 ° 09'04" E / 55,73722 ° N 38,15111 ° E
- ^ зонтичная антенна, закрепленная на центральной башне высотой 275 метров (902 фута), изолированной от земли, и пяти решетчатых мачтах высотой 257 метров (843 фута), изолированных от земли, на расстоянии 324 метра (355 ярдов) от центральной башни.
- ^ Т-образная антенна вращалась между двумя заземленными отдельно стоящими решетчатыми башнями высотой 125 метров (410 футов) на расстоянии 227 метров (248 ярдов).
- ^ Т-образная антенна вращалась между двумя телекоммуникационными вышками на расстоянии 33 метров (36 ярдов)
- ^ Частота радионавигационной системы
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Частота для радиотелекоммутационной системы
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Частота AM-вещания
- ^ и требуется более сложный приемник для демодуляции сигнала времени
- ^ с 1988 г., до 200 кГц
- ^ Дройтвич использует Т-образную антенну, подвешенную между двумя со стальной решеткой длиной 213 метров (699 футов) радиомачтами , которые находятся на расстоянии 180 метров (197 ярдов) друг от друга.
- ^ В статье о сигнале времени указано 2,5 кВт.
- ^ [16] сообщает, что передатчик расположен в Военно-морской обсерватории Буэнос-Айреса на Авенида Испании 2099, Буэнос-Айрес; в Google Street View некоторые антенные конструкции можно увидеть как на здании, так и рядом с ним, однако неясно, где именно находится конкретная антенна. Координаты здесь указывают на само здание. 34 ° 37'19 "ю.ш. 58 ° 21'18" з.д. / 34,62194 ° ю.ш. 58,35500 ° з.д.
Многие другие страны могут принимать эти сигналы ( JJY иногда можно принимать в Новой Зеландии, Западной Австралии, Тасмании, Юго-Восточной Азии, некоторых частях Западной Европы и на тихоокеанском северо-западе Северной Америки в ночное время), но успех зависит от времени суток, атмосферных условий. условиях и помехах от находящихся рядом зданий. Прием обычно улучшается, если часы расположены рядом с окном, обращенным к передатчику. Также существует задержка распространения примерно 1 мс на каждые 300 км (200 миль) от приемника от передатчика.
Приёмники часов
[ редактировать ]Ряд производителей и розничных продавцов продают радиочасы, которые принимают кодированные сигналы времени от радиостанции, которая, в свою очередь, определяет время от настоящих атомных часов.
Одни из первых радиочасов были предложены компанией Heathkit в конце 1983 года. Их модель GC-1000 «Самые точные часы» принимала коротковолновые сигналы времени от радиостанции WWV в Форт-Коллинзе, штат Колорадо . Он автоматически переключался между частотами WWV 5, 10 и 15 МГц, чтобы найти самый сильный сигнал при изменении условий в течение дня и года. Он сохранял время в периоды плохого приема с помощью кварцевого генератора . Этот генератор был дисциплинированным, а это означает, что часы на базе микропроцессора использовали высокоточный сигнал времени, полученный от WWV, для настройки кварцевого генератора. Таким образом, хронометраж между обновлениями был значительно более точным, чем мог бы обеспечить один лишь кристалл. Время с точностью до десятой секунды отображалось на светодиодном дисплее. Первоначально GC-1000 продавался по цене 250 долларов США в виде комплекта и 400 долларов США в предварительно собранном виде, и в то время считался впечатляющим. Компания Heath получила патент на свою конструкцию. [21] [22]
К 1990 году инженеры немецкой часовой компании Junghans миниатюризировали эту технологию, чтобы она поместилась в корпус цифровых наручных часов. В следующем году была выпущена аналоговая версия Junghans MEGA с руками.
В 2000-е (десятилетие) радио «атомные часы» стали обычным явлением в розничных магазинах; по состоянию на 2010 год во многих странах цены начинаются от 15 долларов США. [23] Часы могут иметь и другие функции, такие как комнатные термометры и метеостанции . В них используются сигналы, передаваемые соответствующим передатчиком для страны, в которой они будут использоваться. В зависимости от уровня сигнала им может потребоваться размещение в месте с относительно беспрепятственным путем к передатчику, а также для успешного обновления времени необходимы хорошие или хорошие атмосферные условия. Недорогие часы отслеживают время между обновлениями или при их отсутствии недисциплинированными кварцевыми часами с точностью, свойственной нерадиоуправляемым кварцевым часам. Некоторые часы включают индикаторы, предупреждающие пользователей о возможной неточности, если синхронизация в последнее время не была успешной.
США Национальный институт стандартов и технологий (NIST) опубликовал рекомендации, в которых рекомендуется, чтобы механизмы радиочасов сохраняли время между синхронизациями с точностью до ±0,5 секунды, чтобы время было точным при округлении до ближайшей секунды. [24] Некоторые из этих движений могут сохранять время между синхронизациями с точностью до ±0,2 секунды, синхронизируясь более одного раза в течение дня. [25]
Другие трансляции
[ редактировать ]- Прикреплен к другим радиостанциям
- Радиовещательные станции во многих странах имеют несущие, точно синхронизированные со стандартной фазой и частотой, например, служба BBC Radio 4 длинноволновая на частоте 198 кГц, а некоторые также передают суб- или даже неслышимую информацию о тайм-коде, например, Radio France длинноволновый передатчик на 162 кГц. Присоединенные системы сигналов времени обычно используют звуковые сигналы или фазовую модуляцию несущей волны.
- Телетекст (ТТХ)
- Страницы цифрового текста, встроенные в телевизионное видео, также обеспечивают точное время. Многие современные телевизоры и видеомагнитофоны с декодерами TTX могут получать точное время из телетекста и устанавливать внутренние часы. Однако время ТТХ может варьироваться до 5 минут. [26]
Многие схемы цифрового радио и цифрового телевидения также включают положения о передаче временного кода.
- Цифровое наземное телевидение
- Стандарты DVB и ATSC имеют два типа пакетов, которые отправляют приемнику информацию о времени и дате. Системы цифрового телевидения могут соответствовать уровню точности GPS 2 (с краткосрочной дисциплиной часов) и уровню 1 (с долговременной дисциплиной часов), при условии, что передатчик (или сеть) поддерживает этот уровень функциональности.
- Система передачи данных VHF FM- радио (RDS)
- RDS может отправлять тактовый сигнал с точностью до доли секунды, но с точностью не более 100 мс и без указания уровня тактовой частоты. Не все сети или станции RDS, использующие RDS, отправляют сигналы точного времени. Формат отметки времени для этой технологии — модифицированная юлианская дата (MJD) плюс часы UTC, минуты UTC и смещение местного времени.
- в L-диапазоне и УКВ Цифровое аудиовещание
- Системы DAB обеспечивают сигнал времени, точность которого равна или выше, чем у Digital Radio Mondiale (DRM), но, как и FM RDS, не указывает уровень тактового сигнала. Системы DAB могут соответствовать уровню точности GPS 2 (краткосрочная тактовая дисциплина) и страту 1 (долгосрочная тактовая дисциплина) при условии, что передатчик (или сеть) поддерживает этот уровень функциональности. Формат отметки времени для этой технологии — BCD.
- Digital Radio Mondiale (DRM)
- DRM может отправлять тактовый сигнал, но он не такой точный, как навигационного спутника сигналы часов . Временные метки DRM, полученные на коротких волнах (или на средних волнах с несколькими переходами), могут отставать до 200 мс из-за задержки на пути. Формат отметки времени для этой технологии — BCD.
Галерея
[ редактировать ]
НЧ Приемник сигнала времени
Первые в мире наручные часы с радиочасами Junghans Mega (аналоговая модель)
на радиоуправлении. Аналоговые настенные часы
Сигнал времени DCF77 используется такими организациями, как железнодорожная компания Deutsche Bahn, для синхронизации часов своих станций.
Несколько передатчиков
[ редактировать ]Приемник радиочасов может объединять несколько источников времени для повышения точности. Это то, что делается в системах спутниковой навигации, таких как система глобального позиционирования . GPS , Galileo и ГЛОНАСС Спутниковые навигационные системы имеют по одному или нескольким цезиевым, рубидиевым или водородным мазерным атомным часам на каждом спутнике, привязанным к часам или часам на Земле. Выделенные приемники синхронизации могут служить местными стандартами времени с точностью лучше 50 нс. [27] [28] [29] [30] Недавнее возрождение и усовершенствование LORAN , наземной радионавигационной системы, обеспечит еще одну систему распределения времени с несколькими источниками.
GPS-часы
[ редактировать ]Многие современные радиочасы используют системы спутниковой навигации, такие как система глобального позиционирования, для обеспечения более точного времени, чем можно получить от наземных радиостанций. Эти часы GPS объединяют оценки времени, полученные с помощью атомных часов нескольких спутников, с оценками ошибок, поддерживаемыми сетью наземных станций. Из-за эффектов, присущих распространению радиоволн, а также ионосферному распространению и задержке, синхронизация GPS требует усреднения этих явлений за несколько периодов. Ни один GPS-приемник не вычисляет время или частоту напрямую, скорее, они используют GPS для управления генератором, который может варьироваться от кварцевого кристалла в низкопроизводительном навигационном приемнике до кварцевых генераторов с печным управлением (OCXO) в специализированных устройствах до атомных генераторов ( рубидий) . ) в некоторых приемниках, используемых для синхронизации в телекоммуникациях . По этой причине эти устройства технически называются генераторами, работающими на основе GPS .
Устройства GPS, предназначенные в первую очередь для измерения времени, а не для навигации, могут быть настроены так, чтобы положение антенны было фиксированным. В этом режиме устройство усредняет свои координаты положения. Примерно через день работы он будет знать свое положение с точностью до нескольких метров. После усреднения своего положения он сможет определить точное время, даже если сможет принимать сигналы только от одного или двух спутников.
Часы GPS обеспечивают точное время, необходимое для синхрофазного измерения напряжения и тока в коммерческой электросети, чтобы определить исправность системы. [31]
Астрономический хронометраж
[ редактировать ]Хотя любой спутниковый навигационный приемник, выполняющий свою основную навигационную функцию, должен иметь внутреннюю привязку времени с точностью до небольшой доли секунды, отображаемое время часто не так точно, как внутренние часы. Большинство недорогих навигационных приемников имеют один процессор многозадачный . Самой приоритетной задачей ЦП является поддержание спутниковой синхронизации, а не обновление дисплея. Многоядерные процессоры для навигационных систем можно найти только в продуктах высокого класса.
Для серьезного точного измерения времени необходимо более специализированное устройство GPS. Некоторым астрономам-любителям, особенно тем, кто следит за событиями затмения Луны , когда Луна блокирует свет звезд и планет, требуется высочайшая точность, доступная для людей, работающих за пределами крупных исследовательских институтов. Веб-сайт Международной ассоциации времени затмений [32] содержит подробную техническую информацию о точном хронометражах для астрономов-любителей.
Летнее время
[ редактировать ]Различные форматы, перечисленные выше, включают флаг, указывающий статус летнего времени (DST) в стране передатчика. Этот сигнал обычно используется часами для настройки отображаемого времени в соответствии с ожиданиями пользователя.
См. также
[ редактировать ]- Волновой приемник Casio
- Сеть часов
- Говорящие часы
- Стандартная частота и сигнал времени
- Время до НПЛ
- Передача времени и частоты
- Синхронизация времени в Северной Америке
Ссылки
[ редактировать ]- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Ломбарди, Майкл А. (март 2010 г.). «Насколько точны радиоуправляемые часы?» (PDF) . Часовой журнал . 152 (3): 108–111. Архивировано (PDF) из оригинала 7 января 2021 г. Получено 1 декабря 2023 г. - через веб-сайт Национального института стандартов и технологий.
- ^ "Bluetooth" . Касио . Проверено 16 июля 2024 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Стандартные сигналы времени и частоты (PDF) (на русском языке) , получено 15 июля 2018 г. — официальная спецификация сигнала.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Деннис Д. Маккарти, П. Кеннет Зейдельманн Время: от вращения Земли до атомной физики Wiley-VCH, 2009 г. ISBN 3-527-40780-4 стр. 257
- ^ «Радиостанция НИСТ WWVB» . НИСТ . Март 2010 г. Архивировано из оригинала 25 марта 2014 г. Проверено 18 марта 2014 г.
- ^ «БПК» . Национальный центр обслуживания времени Китайской академии наук . Архивировано из оригинала 14 февраля 2018 года . Проверено 16 марта 2013 г.
- ^ Ивонн Зимбер (9 мая 2007 г.). «Передающие средства DCF77» . Архивировано из оригинала 14 мая 2010 г. Проверено 2 мая 2010 г.
- ^ «Синхронизация времени с DCF77 и MSF60» . Архивировано из оригинала 12 января 2011 г. Проверено 12 сентября 2011 г. 090917 compuphase.com
- ^ «Проект сигнала станции времени для Тайваня» . Архивировано из оригинала 20 апреля 2017 г. Проверено 9 июля 2018 г.
- ^ «长波授时 (длинноволновый сигнал времени)» . Национальный центр обслуживания времени Китайской академии наук . Архивировано из оригинала 10 января 2013 года . Проверено 16 марта 2013 г.
- ^ «科研成果 (Научные достижения)» . Национальный центр обслуживания времени Китайской академии наук . Архивировано из оригинала 17 апреля 2013 года . Проверено 16 марта 2013 г.
- ^ «Монитор времени ПТБ» . Архивировано из оригинала 16 июля 2018 г. Проверено 16 июля 2018 г. — на немецком
- ^ «Радиостанции в Лондоне, Англия» . Архивировано из оригинала 19 апреля 2016 г. Проверено 26 апреля 2016 г.
Бирмингем, Дройтвич, 500 кВт + туннель Блэкволл + туннель Ротерхит
- ^ «НЧ РАДИОДАННЫЕ: Спецификация фазомодулированных передач BBC на длинных волнах» (PDF) (опубликовано 24 октября 2006 г.). Декабрь 1984 г. Архивировано (PDF) из оригинала 4 марта 2016 г. Проверено 25 апреля 2016 г.
Сеть длинноволновых AM-передатчиков BBC передает сигнал данных с низкой скоростью передачи данных в дополнение к обычной модуляции программного сигнала. Сигнал данных передается посредством фазовой модуляции несущей.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д «短波授时 (Коротковолновый сигнал времени)» . Национальный центр обслуживания времени Китайской академии наук . Архивировано из оригинала 15 января 2013 г. Проверено 16 марта 2013 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Информация об официальном времени и стандартной частоте, заархивированная 28 августа 2018 г. на Wayback Machine - на испанском языке.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д «Радиовещание сигналов времени» . Национальная обсерватория. Архивировано из оригинала 12 марта 2014 г. Проверено 23 февраля 2012 г.
- ^ "QSL: MIKES Time Station, Эспоо, Финляндия" . Блог SWL DX . 14 мая 2014 г. Архивировано из оригинала 12 октября 2016 г. Проверено 11 октября 2016 г. Воспроизводится QSL-письмо от MIKES с техническими подробностями.
- ^ Годовой отчет BIPM о деятельности во времени - сигналы времени , заархивированные 10 октября 2021 г. на Wayback Machine , получены 31 июля 2018 г.
- ^ «Единицы СИ в Финляндии, время и частота |» .
- ^ «Самые точные часы Heathkit GC-1000-H» . Пестингеры . Архивировано из оригинала 14 февраля 2020 года.
- ^ Патент США 4582434 , Дэвид Планггер и Уэйн К. Уилсон, Heath Company, «Часы с коррекцией времени, постоянно обновляемые часы», выдан 15 апреля 1986 г.
- ^ "Радиоуправляемые часы £ 19,95. Архивировано 16 февраля 2013 г. на archive.today.
- ^ «Насколько точны радиоуправляемые часы?» Майкл Ломбарди (2010).
- ^ РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ НАСТЕННЫХ ЧАСОВ С РАДИОУПРАВЛЕНИЕМ.
- ^ «Как работает ваш GHD8015F2? — Персональные видеорегистраторы — Форумы цифровых шпионов» . Цифровой шпион . 100506 digitalspy.co.uk
- ^ «Техническое описание i-Lotus TX Oncore» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 16 октября 2015 г. Проверено 22 января 2014 г.
- ^ «Симметриком XL-GPS» . Архивировано из оригинала 1 февраля 2014 г. Проверено 22 января 2014 г.
- ^ «Техническое описание Trimble Solution SMT GG» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 22 июня 2013 г. Проверено 22 января 2014 г.
- ^ «Техническое описание u-blox NEO/LEA-M8T» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 12 апреля 2017 г. Проверено 11 апреля 2017 г.
- ^ КЕМА, Inc. (ноябрь 2006 г.). «Связь на подстанциях: средства автоматизации / Оценка технологий связи». UTC — Объединенный совет электросвязи: 3.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ «Международная ассоциация времени затмений» . Архивировано из оригинала 20 июля 2006 г. Проверено 19 июля 2006 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Руководство для наблюдателей IOTA В этом руководстве Международной ассоциации измерения времени затмений содержится очень подробная информация о методах точного измерения времени.
- Веб-сайт NIST: Радиоуправляемые часы WWVB
- Веб-сайт разработки проектов НТП
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
